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HEAp(AlCoCrFeNi)/AlSi12复合材料的制备及性能分析

2022-05-26王文焱李梓箫刘金超谢敬佩

关键词:复合材料界面

王文焱,李梓箫,刘金超,王 沛,谢敬佩,李 炎,冯 悦

(1.河南科技大学 a.材料科学与工程学院;b.有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心,河南 洛阳 471023;2.深圳大学 机电与控制工程学院,广东 深圳 518060)

0 引言

颗粒增强铝基复合材料由于密度低、比强度和刚度高、抗磨损性能好等特点在航空、航天、建筑、交通等领域应用广泛[1-2]。常用的颗粒增强相主要有陶瓷颗粒传统金属颗粒(Ni、Cu、Ti颗粒等)[3-9]。研究发现陶瓷颗粒增强铝基复合材料存在界面相容性差、在服役过程中界面易开裂诱发材料失效等问题[10-11];传统金属颗粒易与Al界面发生不良反应[12],起不到强化作用。近些年,随着高熵合金(high entropy alloy, HEA)的出现,文献[13-15]在Al合金中加入高熵合金颗粒(high entropy alloy particle, HEAp)来提高Al合金的强韧性。HEA具有较高的混合熵,更容易形成随机固溶体而不是金属间化合物,并且可以对HEA的成分进行设计,从而得到想要的性能。将所需性能的HEA加入到金属中,有望得到性能优异的复合材料。因此,HEAp作为金属基复合材料中的增强相是一个非常好的选择[16-17]。

文献[18]采用浸出搅拌摩擦工艺成功地制备了AlCoCrFeNi体积分数为10%的颗粒增强5083铝基复合材料,屈服强度和极限抗拉强度相较母材均有所提高,并发现HEAp中的Cr元素向Al基体中扩散,在HEAp与Al界面处出现了明显的Cr元素富集。文献[19]通过热挤压法制备了Al3CoCrFeNi颗粒增强2024铝基复合材料,使复合材料的抗压强度提高,发现HEA内元素向铝基体发生扩散,形成了富铁第二相。文献[20]采用放电等离子烧结法(spark plasma sintering, SPS)制备了AlCoCrFeNi体积分数为5%的颗粒增强铝基复合材料,使材料的抗压强度和塑性有所提高,发现在较高的烧结温度下,HEA增强体与Al发生反应,形成了面心站晶格相的过渡层。……

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